页岩气的开发利用对中国未来能源和化工产业的影响

页岩气的开发利用
对未来能源和化工产业的影响
1．概述
页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。

页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。

较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。

页岩气大规模的开发和利用得益于开采技术的不断提高。

页岩气资源早已存在，但是因为开采技术的制约一直没能得到大规模的开发。

水平钻井技术和压裂技术是页岩气开采最核心的技术，近年来这些技术取得了长足的发展，使得页岩气的产量不断提高。

美国页岩气开发利用一直走在前面，本文通过对美国页岩气开发及影响的介绍，来解读和展望中国页岩气的现状和未来。

2．美国页岩气开发利用介绍
（一）资源储量特点及分布
美国本土48个州广泛发育暗色页岩，根据美国能源信息署统计，美国页岩气资源总储量约为187.5万亿立方米，技术可开发量超过24万亿立方米。

目前，美国已经发现落实20多个页岩气区块，重点页岩区块包括Fort Worth盆地的Barnett页岩，Arkoma 盆地的Fayetteville页岩，Oklahoma州中南部的Woodford，North Louisiana Salt盆地的Haynesville页岩，跨越美国东北六个州的Marcellus页岩，德克萨斯州南部的Eagle Ford页岩等。

美国页岩气具有埋藏深度适中（大部分在180~2000米）、单层厚度大（30~50米）、总厚度超过500米、基质渗透率高（大于100mD）、成熟度适中（Ro在1.4%~3.5%）、有机碳含量大（大于２％）、页岩脆性好（硅含量大于35%）的特点，而且美国
页岩气丰富区大多分布在中部平原，地广人稀且远离沿海等经济发达以及人口居住集中地，利于修建公路，机动运输，打钻等系列开采活动的实施及大面积占地，方便开发商准入。

（二）美国页岩气开发历史
1821年在美国纽约的弗里多尼亚商业天然气井中首次生产出页岩气。

1859年埃德温德雷克表示油可大量生产，启动了美国的石油工业。

19世纪60年代到20世纪20年代天然气，包括在阿巴拉契亚山脉和伊利诺伊州的盆地由浅，低压产出的页岩气，仅限于用在靠近生产领域的城市。

20世纪30年代技术的发展使得运用大口径管道把大量的中大陆和东南部油田的天然气输送到东北部城市成为可能;天然气工业的迅速发展。

20世纪40年代后期液压压裂首次用于刺激石油和天然气井。

1947年泛美石油股份公司经营的堪萨斯州格兰特县的气井第一次运用了水力压裂技术。

20世纪70年代初井下发动机，作为定向钻井技术的关键组成部分，发展加速。

在随后的三十年里，定向钻井能力继续向前推进。

20世纪70年代末和80年代初出于对美国的天然气资源日益减少的担心，联邦政府开始资助“非常规天然气藏”，如页岩气，致密砂岩和煤层的气体等方面的估算方法的研究和如何改善将气体从这些岩石中提取的方法。

页岩埋藏较深，如得克萨斯州Barnett和宾夕法尼亚州Marcellus 区块，都是被众所周知，认为其通透性基本上为零，因此也不考虑其经济性。

20世纪80至90年代初Mitchell 能源公司结合大裂缝设计，严谨的油藏描述，水平井，更低的成本和水力压裂，使得Barnett页岩区块具有经济性。

2003年至2004年从Barnett页岩区块生产的页岩气超越了一些浅层天然气井的产量，如历史上的阿巴拉契亚俄亥俄区块和密歇根盆地Antrim
页岩区块。

现在每天约有20亿立方英尺的天然气是产自美国页岩气。

2005年至2010年Barnett区块的页岩产量增长到大约每天5亿立方英尺。

在其他主要盆地的主要页岩区块也开始发展。

2010年Marcellus页岩区块亚特兰大中部/东北部地区--靠近东海岸的大城市的天然气需求中心的一个重要的组成部分，被认为拥有接近一半的技术可开采的页岩气资源。

（三）美国页岩气开发相关政策和技术进步美国页岩气发展速度之快，离不开国家政策上的支持和先进的开发技术。

20世纪70年代末期，美国政府在《能源意外获利法》中规定非常规能源开发税收补贴政策，而得克萨斯州自20世纪90年代初以来，对页岩气的开发不收生产税。

另外，美国还专门设立了非常规油气资源研究基金。

可以说，美国政府对页岩气开发的重视为页岩气发展提供了强劲的动力。

对页岩气这个新生事物而言，有利的政策支持无疑会大大降低开发成本，刺激页岩气的发展。

页岩气开采技术，主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及最新的同步压裂技术，这些技术正不断提高着页岩气井的产量。

正是这些先进技术的成功应用，促进了美国页岩气开发的快速发展。

（四）美国页岩气开发现状
美国的页岩气开发获得了巨大成功并得到迅猛发展。

2007年，美国页岩气产量366.2亿立方米，到2010年产量突破千亿，达到1379.2亿立方米，相当于美国天然气总产量的23%。

预计，到2035年，美国页岩气产量将占到本国天然气总产量的45%，在未来能源格局中扮演更重要的角色。

页岩气开采的商业化得益于开采技术的不断提高。

水平钻井技术和压裂技术是页岩气开采最核心的技术，近年来这些技术取得了长足的发展，使得页岩气的产量不断提高。

根据国际先进能源公司的统计，以美国阿肯色州的费耶特维尔页岩为例，随着技术的进步，从2007年到2010年下半年，每口页岩气井的新井产气量增长了396.6%，而同期的新井初始生产率、30天平均生产率则分别提高了166.7%和134.6%。

先进技术的成功应用，促进了美国页岩气开发的快速发展。

技术的进步使得页岩气开采效率大大提高，促使页岩气的开采费用逐步降低，这为进一步的商业化开采铺平了道路。

比如在钻探阶段，根据美国能源政策研究基金会的统计，在过去的几年时间里，一口页岩气井的钻探时间已经从原来的超过30天缩减到10天左右，钻探效率已经大幅提高。

根据加拿大非常规天然气协会的估计，以该国蒙特尼地区为例，1口气井的压裂成本在2006年为150万美元，而到2010年估计只需61万美元。

这表明页岩气的生产成本在大大下降。

（五）页岩气对美国的影响
1. “页岩气革命”将提高美国的能源自给率，降低美国对能源特别是天然气的对外依赖。

页岩气已经在美国能源市场中发挥着重要作用。

2010年，美国页岩气的产量为4.99万亿立方英尺，占到美国天然气生产总量的23.1%。

根据美国能源信息署的预测，2035年，页岩气的产量将达到13.63万亿立方英尺，年均增长率将达到4.1%，其成为除致密油外增长最快的美国能源品种，届时，页岩气的生产将占到天然气生产总量的48.8%，而其消费也将占到美国能源消费的15%至20%。

“页岩气革命”将提高美国的能源自给率，降低美国对能源特别是天然
气的对外依赖。

使美国至少在天然气领域实现美国一直是天然气的净进口国，2010年美国天然气的生产消费缺口达到2.48万亿立方英尺，国外净进口占到国内生产总量的11%。

随着页岩气的大规模开发，预计到2035年美国可能变成天然气的净出口国，届时，美国国内生产的天然气将有5%输往世界其他地区，从而“能源独立”的目标。

2. 页岩气的大规模开发将会带动全球能源生产和消费结构的变化。

随着页岩气商业化的不断推进，天然气相对其他能源如石油的价格不断下降，这会刺激需求方对传统能源的替代需求不断增加，而生产方也会进一步加大对页岩气的开采力度，全球天然气生产和消费格局将会向页岩气倾斜。

能源下游产业也将由于“页岩气革命”发生一系列的变化，如部分化工业会由于天然气价格下降而取得明显的价格优势。

页岩气也将带来发电成本的下降，并通过产业链向整个经济传导。

3. 据美国能源安全分析公司（ESAI）最近发布的一份报告显示，美国页岩气开发的蓬勃发展导致液化天然气产量大幅增加，带动多家公司大肆施行乙烯和聚乙烯扩能。

鉴于美国国内对乙烯衍生物的需求增长缓慢，ESAI预计到2016年，美国乙烯衍生物产能过剩将超过400万吨，比2011年增加40%。

ESAI称，受廉价天然气原料供应的影响，美国乙烯工业在全球市场的竞争力日益突显。

北美地区对页岩气的大力开发令当地化学工业焕发勃勃生机，因为来自页岩气的天然气凝析液（NGL）产品一方面增加了石化裂解装置原料供应量，另一方面页岩气储量大幅增加也使美国天然气和天然气液体产品的价格与石油基原料价格相比，有望在较长一段时间内维持低位。

4. 目前天然气最重要的用途是发电和供热，因此天然气对煤炭具有明显的替代效应，未来10年全美三分之一的煤炭有望被天然气所替代。

此外，天然气与石油之间巨大的差价也使得二者存在替代空间，特别是将天然气作为运输燃料以替换汽油，已经是诸多汽车制造商和政府共同努力的方向。

三．中国页岩气现状介绍
（一）贮量和分布特点
中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿－30万亿立方米，与美国28．3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。

中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，但目前尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一步突破。

资料显示，中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。

除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。

重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。

目前，中国国土资源部主要将页岩气藏的目标区域划分为南方（即扬子沿线：川渝、湘鄂、滇黔桂一带等）、华北、东北（松辽平原）、西北（包括吐哈盆地和鄂尔多斯盆地等）和青藏五大区域。

其中南方、华北和东北区域中的四川盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、及江汉盆地及中、东部一系列中、小盆地均靠近经济发达、电力负荷重区如长江三角洲、京津唐地区等，具备就近建立分布式供能系统的市场潜力。

（二）开发面临的困难
我国页岩气资源储量与美国页岩气资源量相当，作为页岩气资源大国，这种优质非常规能源的勘探开发已经进入了我国能源战略的视野。

尤其是近年随着一系列政策法规的出台，国内发展页岩气产业的呼声不断升高。

但从目前情况来看，我国页岩气开发的软硬件条件与美国相比均有不足。

第一，资源硬件尚不充足。

与美国相比，我国页岩气开发的硬件“先天不足”。

如美国地质构造较简单，中国地质条件较复杂，在资源潜力相当地区，美国多为平原，而中国多为高山峻岭；中国水资源相对匮乏，在一些页岩气资源丰富地区如西北地区等，水的问题将制约气的开发；美国页岩气资源丰富地区人口稀少，而中国许多地区则人口较密集。

第二，政策环境有待完善。

缺乏顶层设计，如配套的税收、补贴政策，作为独立矿种的监管条例和体系，明晰的矿权和矿权管理机制等，均有待制定。

这极易导致页岩气开发“一哄而上又一哄而下”的结果。

作为一个高风险、高投入、高技术行业，配套制度和回报机制直接影响到投资者的积极性。

第三，资金投入尚不充足。

我国2011年用于石油勘探的投入达600多亿元人民币，其中用于页岩气的投资不到10亿元，2008年以来累计投入为70亿元人民币。

而2011年美国对页岩气产业投入高达1000多亿美元，存在明显差距。

第四，核心技术依然落后。

美国1821年打了第一口页岩气井，1981年有了第一口压裂井，发展至今，技术已较完善成熟。

而中国目前有技术但不精，尤其在水平井钻井技术、水力压裂技术和实验测试等关键技术方面，比美国落后近十年。

第五，基础设施和服务能力亦不完善。

除油气开采装备外，管网建设也不发达，且第三方不准入，目前在用于招标的区块里几乎没有现成的管网。

此外，美国有6000多个专业化的油服公司，能够为页岩气开采提供专业优质服务，而中国油服公司很少，且多集中在几大石油公司手里。

第六，市场化开发主体不够明晰。

虽然页岩气开发已定调向市场放开，但究竟如何放开还没有一套明确合理的机制？页岩气开发涉及的三大主体——国企、民企和地方政府，如何协调三者关系，调动各方积极性，保证参与者既公平竞争又“有利可图”仍是一个亟待解决的重要问题。

（三）我国相关政策
　2011年12月30日，国土资源部发布2011年第30号公告，国务院批准页岩气为新的独立矿种，中国油气资源“家族”增添一个新“成员”。

至此，中国已发现172种矿产
页岩气被国土资源部划分为独立矿种的意义其实非常重大，因为油
气资源在中国基本被中石油、中石化、中海油和延长石油所垄断(2011年批准的探矿权占比超95%)，页岩气成为独立矿种使得国家制定产业政策时的部分利益博弈减轻，民营资金的进入阻碍更小。

中国政府对页岩气开发寄予厚望，国务院总理温家宝在今年的政府工作报告中提出，加快页岩气勘探、开发公关；随后页岩气“十二五”规划颁布，明确了工作步骤；此外，中国政府与美国政府关于页岩气也开产了良好的合作。

目前，页岩气的第二批勘探权招标工作正在推进。

　中国政府鼓励民间资本进入页岩气领域的态度比较明确，第二批招标条件将资金门槛放松到3亿元，并允许挂靠有油气勘探资质的单位。

尽管页岩气开发前期可能面临巨大风险，但目前民间资本的投资范围并非太多，能源行业一直对其有巨大的吸引力。

另外，由于火电企业由于受到市场煤管制电价的影响，非常希望在页岩气开采上面获得一些上游资源(部分大型火电企业已经与地方政府进行了前期合作)。

（四）中国页岩气开发现状
国土资源部2009年10月份在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。

[2]这标志着继美国和加拿大之后，中国正式开始这一新型能源页岩气资源的勘探开发。

将对中国新型能源建设起到积极的示范作用，在中国油气领域具有里程碑意义。

中国在对外合作方面已经迈出了可喜的步伐。

在经过了长达10个月之久的谈判后，2007年10月，中国石油天然气集团公司与美国新田石油公司签署了《威远地区页岩气联合研究》协议，研究内容是四川威远地区页岩气资源勘探开发前景综合评价，这是我国页岩气开发对外合作签署的第一个协议。

2009年11月，美国总统奥巴马访华期间，中美双方签署了《中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录》。

中国“十二五”规划也明确要求：“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”，初步提出2015年达到65亿立方米的产量目标；
2012年3月20日，壳牌公司已经与中国石油签署了一份产品分成合
同，将在中国四川盆地的富顺—永川区块进行页岩气勘探、开发及生产。

两家公司目前对页岩气的开发还处于勘探阶段，暂并未进入实质性开采。

根据中国国内几大石油公司数据资料，截至2012年4月底，中国共计完钻63口页岩气(油)井，其中石油公司61口，国土资源部2口，且已有30口页岩气井获得工业气流。

中石油的进度相对较快，在川南、滇北地区优选了4个有利区块，其中4口直井获得工业气流。

壳牌有限公司成为其合作伙伴，该公司于3月20日发布公告，宣称已与中石油签署中国首个页岩气产品分成协议，共同勘探、开发及生产。

而中石化在首次页岩气探矿权招标中中标后，目前已经在黔东、皖南、川东北完钻5口评价井，其中2口获得工业气流。

延长石油在延安完钻3口页岩气井，取得陆相页岩气技术突破；中国海油、中联煤也开始在皖浙地区、山西沁水盆地开展前期调查。

除此之外，华能集团、华电集团以及宏华集团等电力企业也纷纷加入，分别与重庆、湖南和四川等地的政府和企业签署了相关页岩气开采协议。

曾有美国官员在中美对话期间向媒体表示：中国页岩气开发可能会使埃克森美孚、雪佛龙公司等美国石油巨头通过与中国企业结盟而受惠。

民企获得入场券
5月17日，中国国土资源部网站发布《页岩气探矿权投标意向调查公告》，公告对投标人资格条件的规定是：具有石油天然气或气体矿产勘查资质、注册资金应在3亿元以上的内资企业、独立法人。

这意味着，民营企业可以投标页岩气开发。

有报道称，新疆广汇、MI能源、宏华集团等民营企业早已为进军页岩气做足了准备。

4．中国页岩气开发利用展望
当前以勘探为主，产业化尚需时日
2015年以前，我国页岩气将以勘探工作为主，大规模开发难以启动；页岩气扶持政策正在制订当中
中石化石油勘探开发研究院咨询委副主任张抗接受上海证券报采访时认为，中国页岩气产业化尚需时日。

这是由我国页岩气勘探状况、开发政策、开采技术等多种因素决定的。

据了解，2015年以前，我国页岩气将以勘探工作为主，大规模开发难以启动。

目前，第一次和第二次页岩气探矿权招标的相关区块进入钻井阶段。

而根据探矿权合同，首批中标的中石化和河南煤层气公司将于2014年7月份完成两个区块4237平方公里的勘探任务，同时中石油6567平方公里的页岩气试验区块初期勘探也将结束。

从美国经验来看，其页岩气大发展离不开政府政策的大力支持。

1978年，美国联邦政府出台了《能源意外获利法》，对页岩气开发实施长达15年的优惠政策，各州政府都实施了相应的五项税收优惠，甚至有些州对页岩气的开发不征生产税。

我国页岩气扶持政策正在制订当中。

不过，短期内明确这些政策的可能性不大。

中国页岩气政策研究室主任李良正在参与制订该项政策。

据他透露，页岩气的扶持政策比照煤层气，有些方面有所放宽。

此外，页岩气资源分布中，有66%的页岩气区块在中石油、中石化油气矿业权区域内。

这些需要国土资源部与中石油、中石化和地方政策协调。

页岩气大规模的开采还需要建设管网系统，集气站、加压站、清管站等地面工程设施，外运还需要管道建设、公路铁路等设施。

这些需要在开采的商业价值明确之后才能开始建设。

中石油规划院管道所副所长杨建红认为，页岩气发展应该是“十三五”的事。

我国页岩气开采技术还处于探索阶段。

尽管页岩气技术概念非常明确，但是具体工艺中有很多专有技术需要经验积累。

此外，页岩气亟需突破体制和政策，政策的后续支持力度仍有待观察。

即便上述各项内容都能落实，页岩气能否发展壮大也存不确定性。

一个可以比较的案例是煤层气的开发。

2006年，中国煤层气借优惠政策
东风开始商业化之路。

2011年，中国煤层气产量106亿立方米，远未完成“十一五”目标。

其中，地面开采21亿立方米，没有完成50亿立方米的计划量，且煤层气经营者绝大部分亏损。

中联煤层气公司相关责任人李良认为，矿权重叠是煤层气推迟完成任务的重要原因。

中国煤炭工业协会梁先生介绍，一些煤层气抽采出来后，进不了管网，只能就近局部区域使用，这也是中国煤层气利用率低的原因。

中石油目前持有全国80%以上的天然气管网，垄断的经营模式，且中石油自身也经营煤层气，都不利于煤层气进入现有管网。

页岩气与煤层气同属非常规天然气，两者在生产、销售、商业环境等各方面有诸多类似的地方。

煤层气所遇到的问题，也可能在页岩气上出现。

五对中国未来能源的影响
（一）能源结构生变，煤炭或迎最大挑战
页岩气一旦形成产能，中国煤炭所受影响可能是全球最大的。

另外，煤化工经济也将受冲击。

受页岩气冲击，美国煤炭股一年来熊态毕露，严重跑输指数。

安信证券研究报告显示，截至今年4月美国煤炭股一年来最差的为Arch Coal，跑输指数75个点，相对坚挺的AngloAmerica也跑输31个点。

中国富煤缺油少气。

2011年，中国煤炭消费占一次能源比例67%左右，是全球煤炭消费最多的国家。

从美国经验来看，中国页岩气和全球页岩气一旦形成产能，中国煤炭所受影响可能是全球最大的，虽然这需要十年甚至更长的时间。

首先，煤炭需求量面临下降。

中国页岩气产能释放后，中国煤炭消费量增幅可能下降，同时，海外页岩气对全球煤炭替代作用会显现。

作为煤炭消费大国，中国已经形成了煤炭生产、运输、港口装卸以及贸易、加工等一系列产业链。

山西、陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯等省市已经形成了以煤为依托的经济大省(市)。

因此，煤炭产业链和煤炭城，就成为对页岩气最敏感的区域或产业。

中国煤炭运销协会一人士认为，页
岩气发展成熟会对现有煤炭行业、煤炭城市形成很大冲击。

不过，目前绝大部分煤企似乎对此并不敏感。

中国第二次页岩气招标意向报名的70多家企业中，只有神华、中煤和广汇股份等少数煤企参与，倒是五大电力央企和一些地方电企积极报名。

其次，对煤价形成打压。

煤炭贸易专家黄腾很纳闷，为什么今年做煤炭价格预测老是不准。

后来，他从美国“页岩气革命”中找到了答
案。

“美国大量煤炭出口影响了国际煤价。

”
美国是第二大煤炭生产国，产量约10亿吨。

美国电厂以气代煤导致2012 年以来美国煤炭需求加剧下滑，库存创8年来新高。

根据美国能源局预测，2012年电力行业煤耗较2011年将下降1.33亿吨，幅度为
14.3%。

出口成为美国煤炭企业的诉求。

2011年，美国煤炭出口量为1.07亿短吨，占全球煤炭贸易量的份额约为8.8%。

安信证券煤炭分析师杨立宏认为，美国加大煤炭出口，足以引起国际煤价下跌。

另外，煤化工经济将受冲击。

由于国际原油价格不断高企，2003年以来，中国企业兴起煤化工投资热，煤制醇醚、电石法PVC、煤制油项目、煤制烯烃和煤制天然气项目成了香饽饽。

有煤化工界的人士测算，当国际原油价格高于每桶五六十美元时，煤制油和煤制烯烃项目才会显现经济性。

如果页岩气在全球形成产能后拉低了原油价格，煤化工经济性优势将失去。

此外，天然气化工同样挤占煤化工市场，就如美国目前天然气化工挤掉石油化工一样。

（二）　页岩气或使天然气市场重新洗牌
页岩气开采的商业化得益于开采技术的不断提高。

页岩气资源早已存在，但是因为开采技术的制约一直没能得到大规模的开发。

水平钻井技术和压裂技术是页岩气开采最核心的技术，近年来这些技术取得了长足的发展，使得页岩气的产量不断提高。

随着页岩气商业化的不断推进，天然气相对其他能源如石油的价格不断下降，这会刺激需求方对传统能源的替代需求不断增加，而生产方也。